Des chercheurs du groupe Erler du Biotech Research &Innovation Center (BRIC) à Copenhague ont découvert que la rigidité d'une structure membranaire mince englobant les cellules et tapissant tous les vaisseaux régule la facilité avec laquelle les cellules cancéreuses peuvent pénétrer les tissus pour se propager dans le corps. et est donc un déterminant clé de la survie des patients atteints de cancer. Les résultats sont publiés dans Matériaux naturels aujourd'hui.

Les chercheurs ont analysé des cellules, modèles de souris, et des échantillons de patients humains utilisant des produits biochimiques, mathématique, et méthodes biophysiques. Ils ont identifié une protéine présente dans la structure membranaire en forme de maille (la membrane basale) associée à la mollesse des tumeurs et des vaisseaux, et une bonne survie des patients atteints de cancer. Les chercheurs ont testé si l'élimination de cette protéine de la membrane basale augmenterait la propagation du cancer, ce qu'il a fait, et si l'apport de cette protéine réduisait la propagation du cancer, ce qu'il a fait. Ils ont ensuite montré que les niveaux de cette protéine (nétrine-4) déjà présents dans la membrane basale des organes peuvent déterminer la propagation du cancer avant même que le cancer ne se développe, dans plusieurs types de cancer.

"Ce sont des découvertes extrêmement intéressantes qui ouvrent la possibilité de prédire à quels organes le cancer d'une personne s'est le plus probablement propagé avant même d'avoir un cancer. Cette information a donc le potentiel de guider et d'améliorer le traitement et les soins des patients atteints de cancer, " a déclaré le professeur Janine Erler, chercheur principal sur le papier.

Dans leur étude, les chercheurs pourraient montrer pour la première fois l'impact de la composition de la membrane basale sur ses propriétés mécaniques affectant ainsi la transmigration des cellules cancéreuses sur cette frontière protéique dans l'espace intercellulaire. Ils ont identifié la protéine sécrétée nétrine-4 pour ouvrir des nœuds à l'intérieur du réseau de la membrane basale, qui ramollit simultanément la membrane basale et augmente la taille de ses mailles (pores). Cette découverte inattendue met en évidence que le mouvement des cellules cancéreuses est principalement contrôlé par la rigidité de la membrane basale et que la taille des pores joue un rôle secondaire. Ainsi, le plus de nétrine-4 à l'intérieur de la membrane basale de la tumeur primaire ou à l'intérieur des vaisseaux sanguins dans les organes sujets aux métastases, moins il y a de métastases, impactant sur la survie des patients. De plus, ils démontrent pour la première fois que les propriétés mécaniques de la membrane basale indépendantes des modifications liées au cancer sont un déterminant essentiel de la survie des patients atteints de cancer.

"Nous étions incroyablement excités de trouver une explication mécaniste à nos observations où la modélisation théorique correspondait étroitement à nos données expérimentales. Nous pouvions montrer que plus les molécules de nétrine-4 présentes, plus la membrane basale est molle et plus il est difficile pour une cellule de traverser cette membrane, maintenant ainsi les cellules contenues dans une zone. Nous explorons actuellement le potentiel thérapeutique et diagnostique de nos découvertes. Notre étude est le résultat d'un énorme effort de collaboration de chercheurs au Danemark, Suède, Allemagne, la Grande-Bretagne, et la Belgique, couvrant de nombreuses disciplines, qui a été la clé pour obtenir des résultats passionnants, " a ajouté le Dr Raphael Reuten, chercheur principal de l'étude.

Historiquement, il y a eu beaucoup d'attention sur la rigidité de la matrice extracellulaire qui se trouve à l'extérieur des cellules et l'influence sur la progression du cancer. Cependant, il n'y a pas eu d'études portant sur l'influence de la rigidité de la membrane basale. De plus, étudier l'impact des propriétés mécaniques de la membrane basale sur l'invasion cellulaire et les métastases cancéreuses n'a pas été possible jusqu'à présent. Les connaissances mécaniques sur l'activité de la nétrine-4 à l'intérieur des membranes basales ont permis aux chercheurs de combler cette lacune de connaissances et de présenter de nouvelles opportunités pour étudier la rigidité de la membrane basale dans un large éventail de processus biologiques.